張 健 任傳武
(中海油田服務(wù)股份有限公司天津分公司,中國 天津 300459)
CBMT扇區(qū)固井質(zhì)量測井儀不受儀器偏心的影響,適合在各種流體的井內(nèi)測井,因此在現(xiàn)場得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過故障的分析,對(duì)多種問題進(jìn)行深入剖析。
CBMT61扇區(qū)水泥膠結(jié)成像測井儀主要用于套管井進(jìn)行固井質(zhì)量測量。其原理是通過六個(gè)極板上的換能器在井周360度范圍內(nèi)對(duì)水泥固井質(zhì)量進(jìn)行測量,每個(gè)極板含有兩個(gè)發(fā)射換能器和一個(gè)接收換能器。每組換能器相互補(bǔ)償測量。
CBMT61XA儀器采用在圓周上均勻分布6個(gè)探測臂的獨(dú)特設(shè)計(jì),在測量過程式中不會(huì)漏掉水泥環(huán)面上的細(xì)小裂縫,探頭排列展開后如下圖1所示:
T1~T6為發(fā)射探頭,R1~R6為接收探頭,發(fā)射探頭發(fā)射的聲波信號(hào)經(jīng)套管耦合到接收探頭,水泥膠結(jié)的質(zhì)量越好,接收探頭收到的信號(hào)越弱,計(jì)算聲波信號(hào)的衰減量,就可以得到水泥膠的良好程度。為了抵消發(fā)射和接收探頭靈敏度的個(gè)體差異,采用同一扇區(qū)兩次收發(fā)的方式,其計(jì)算公式是 ACT=(10/d)lg(近幅度 *近幅度/遠(yuǎn)幅度 *遠(yuǎn)幅度);以 T1,R2,R3,T4為例,當(dāng)發(fā)射器T1發(fā)射時(shí),接收器R2和R3測量其下行聲幅,定義為A12和A13,如圖所示。由于使用同一發(fā)射測量兩個(gè)幅度值,而且衰減測量只取決于幅度比。因此,下行衰減不受發(fā)射強(qiáng)度的影響,其結(jié)果僅取決于接收器的靈敏度。
于是套管波的衰減率為:α1=(10/d)lg(A12/A13)
當(dāng)發(fā)射器T4發(fā)射,由接收器R2和R3測量其聲幅,定義為 A42和 A43。同樣,該衰減值也不受 T4發(fā)射強(qiáng)度的影響,而僅僅取決于接收器的靈敏度。
套管波的衰減率為:α2=(10/d)lg(A43/A42)
兩次測量結(jié)果組合在一起可求出補(bǔ)償后的衰減值:
ATC1=α1+α2=(10/d)lg[(A12×A43)/(A13×A42)
因而所得結(jié)果消除了接收器靈敏度的影響。
這種測量過程在6個(gè)分區(qū)中的每一個(gè)都進(jìn)行著重復(fù)。這樣,對(duì)于六個(gè)區(qū)塊的每一個(gè),衰減測量結(jié)果得到完全的補(bǔ)償。
通過上面的公式我們可以看到,衰減率的測量依賴于每個(gè)Subcycle的首波提取的正確,而觀察每個(gè)首波提取是否正確可以通過觀察時(shí)差提取是否正確,即DTMN和DTMX的一致性是否良好,因此,我們可以看到,DTMN和DTMX分叉及衰減率為零(實(shí)際上衰減率是負(fù)值)實(shí)際上是一個(gè)問題,是因?yàn)槭撞ㄌ崛〔徽_導(dǎo)致的。首波提取不正確,必然是極板工作狀態(tài)不正常(其中包括極板本身的問題,極板驅(qū)動(dòng)的問題等),而通過show2D我們就可以判斷是哪個(gè)極板工作不正常導(dǎo)致的。
下面來看show2D窗口:
從上圖可以看出,近接收的幅度比遠(yuǎn)接收的幅度還要低,而且近接收的增益比遠(yuǎn)接收的增益還要高(增益越高,說明信號(hào)越弱),增益在最大值21附近,說明近接收的信號(hào)很弱。根據(jù)衰減率計(jì)算方法,可以知道6個(gè)扇區(qū)的衰減率為負(fù)值,明顯這是有問題的。那么,為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢,從圖中可以看出,12個(gè)subcycle的值都是錯(cuò)誤的。但是,通過仔細(xì)觀察,我們可以發(fā)現(xiàn),1、3、5進(jìn)行組合時(shí)和2、4、6進(jìn)行組合時(shí),數(shù)據(jù)是符合要求的。之所以近接收的幅度和增益全部錯(cuò)誤,是因?yàn)椴还苁悄莻€(gè)極板發(fā)射,近接收都是另一組合里面的極板,比如,當(dāng)1號(hào)極板發(fā)射時(shí),近接收肯定是 2、4、6號(hào)極板中的一個(gè),不會(huì)是 3、5號(hào)極板中的任何一個(gè),同理,當(dāng)其他極板發(fā)射時(shí),情況也是一樣的。因此我們可以推斷出,1、3、5號(hào)極板之間是匹配的,而 2、4、6號(hào)極板之間也是匹配的。 但是 1、3、5和 2、4、6之間是不匹配的。通過我們檢查,發(fā)現(xiàn) 1、3、5和 2、4、6極板的觸發(fā)極性不同導(dǎo)致,其中 1、3、5極板的觸發(fā)極性一致,2、4、6極板的觸發(fā)極性一致。 而這種情況依據(jù)我們傳統(tǒng)的檢測方法(自發(fā)自收),是無法發(fā)現(xiàn)任何問題的。
第一,我們要確定6個(gè)極板的極性是一致的,因此每次更換極板前,要先對(duì)探頭的極性進(jìn)行檢查,以確保新更換的探頭極性和原探頭極性一致,并且要確認(rèn)原極板接線和下圖一樣,然后再組裝新更換的極板。
第二,發(fā)射信號(hào)的檢測,首先我們要對(duì)發(fā)射脈沖進(jìn)行檢測,確保2路發(fā)射脈沖都正常,如果其中一路正常,而另外一路不正常,而探頭的靈敏度又比較高,我們地面檢測就會(huì)認(rèn)為儀器是正常的,但是下井后,就會(huì)出現(xiàn)DTMN和DTMX分叉的情況。
DTMN和DTMX分開、衰減率回零的異常情況,一直困擾著現(xiàn)場作業(yè)人員和儀修人員。通過上面檢測方法的實(shí)踐,我們就可以保證CBMT儀器下井作業(yè)不出現(xiàn)DTMN和DTMX分叉情況的發(fā)生,從而解決了地面檢測無法確認(rèn)儀器狀態(tài)好壞的瓶頸,保障了現(xiàn)場作業(yè)的時(shí)效。